以下內(nèi)容中，小編將對量子計算機的相關(guān)內(nèi)容進行著重介紹和闡述，希望本文能幫您增進對量子計算機的了解，和小編一起來看看吧。

一、量子計算機搭建面臨巨大挑戰(zhàn)

量子比特的概念雖然抽象，但量子計算機并非虛幻。建造它們的理論基礎(chǔ)已搭建好，但是要實現(xiàn)它們，還要面臨一項艱巨的挑戰(zhàn)。

量子比特本質(zhì)上是處于疊加態(tài)的亞原子粒子，如電子、被束縛的離子或光子。量子比特周圍環(huán)境的細微變化，比如振動、電場、磁場、宇宙輻射等，都可能向量子比特輸入能量，進而使疊加態(tài)坍縮，使量子比特失效。因此，量子比特需要密封在極冷、真空環(huán)境中以最大程度地避免任何干擾。這就是量子計算機的搭建面臨的巨大挑戰(zhàn)。

正是由于保持量子比特的疊加態(tài)是件非常困難的事，最微小的環(huán)境變化也可能導致疊加態(tài)的坍縮，造成計算錯誤。所以，目前世界上還沒能造出一臺沒有誤差、且用途廣泛的量子計算機。

量子計算機的巨大潛力，還與量子力學中的另一個著名概念“量子糾纏”有關(guān)，即各個量子比特可通過量子糾纏聯(lián)系在一起。

簡單而言，當兩個量子粒子糾纏在一起時，它們的量子態(tài)相同。改變?nèi)魏我粋€粒子的量子態(tài)的任何屬性都將瞬間改變另一個粒子的狀態(tài)，即便二者相隔千山萬水。愛因斯坦將這種無處逃脫的聯(lián)系稱為“幽靈般的超距作用”。

互相糾纏的量子比特不僅能加密即時信息傳遞，還可讓量子計算機的性能呈指數(shù)級增長。比如，具有8量子比特的量子計算機可同時表示0到255之間的每個數(shù)字，這只是8量子比特獨立存在的情況。如果它們互相糾纏起來，或者和其他量子比特糾纏……整個糾纏的系統(tǒng)所能表示的數(shù)字將遠遠超出人們的想象。

而這正是量子計算機無比誘人的魅力所在。盡管量子計算機仍處于起步階段，但一旦能夠大規(guī)模應用，其必將掀起一場顛覆性的革命。

二、量子計算機未來的兩大應用

(一)金融建模

現(xiàn)代市場是世界上最復雜的體系之一。盡管我們不斷開發(fā)出科學和數(shù)學工具來對其進行研究，市場仍然與其他科學領(lǐng)域有著一項重要區(qū)別：沒有可以進行實驗的可控環(huán)境。

為了解決這一問題，投資人和分析師求助于量子計算。一個顯而易見的益處在于量子計算機固有的隨機性與金融市場的隨機性相一致。投資人總是希望在隨機生成的極大量場景下評估結(jié)果的分布。

量子帶來的另一個好處在于套利這樣的金融業(yè)務可能需要很多的路徑依賴性的步驟，而可能性的數(shù)字很快就會超過數(shù)字計算機所能負荷的容量。

(二)天氣預報

美國國家海洋和大氣管理局首席經(jīng)濟學家 Rodney F. Weiher稱，美國GDP的近30%都直接或間接受到天氣的影響，食品制造、運輸和零售等行業(yè)都遭受沖擊。更好地預言天氣的能力將使得諸多領(lǐng)域受益良多，防患于未然更是可以大大縮短受災后所需的恢復時間。

雖然這一直是科學家們長期以來的目標，但預測這些過程的方程包含了許多變量，使得經(jīng)典模擬十分冗長。正如量子研究員Seth Lloyd指出的那樣，“使用傳統(tǒng)的計算機進行分析可能比實際的天氣演變所需的時間更長!”這激發(fā)了麻省理工學院的Lloyd及同事們的靈感。他們證明，預測氣象的方程式具有隱藏的波動性質(zhì)，可以用量子計算機解決。

谷歌工程總監(jiān)Hartmut也指出，量子計算機可以幫助人們建立更好的氣候模型，可以更深刻地洞悉人類是如何影響環(huán)境的。科學家們依據(jù)這些模型做出未來全球變暖的預估，這些模型還能幫助我們確定現(xiàn)在需要采取哪些步驟來防止可能到來的災害。

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